[發明專利]一種使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統和方法

在審

• 申請號: 201810059429.6
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108083240A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 龐勁風;楊春光;卜小軍
• 申請（專利權）人: 大連海新工程技術有限公司
• 主分類號: C01B21/04
• 分類號: C01B21/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 劉慧娟;李馨

本發明公開一種使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統和方法；所述的系統包括節能換熱器、加熱器、催化床、冷卻器和氮氣干燥器；其中，所述的節能換熱器的上游設置有初生氮氣輸入管路；其下游通過管路依次與加熱器、催化床、節能換熱器自身、冷卻器和氮氣干燥器相連，并于氮氣干燥器的輸出口輸出高純氮氣；所述加熱器與催化床的之間的管路上還設置有天然氣輸入通道；用以輸入與初生氮氣中的含氧當量相同當量比例的公共能源燃氣。該系統除公共能源燃氣外，沒有引入其它的諸如氫氣、氨等危險品，安全性高；并且環保、運行成本低、使用方便；具有很好的工業化應用前景。

技術領域

本發明涉及為制氮機初生氮氣脫氧技術領域，具體涉及使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的方法。

背景技術

目前國際上普遍使用的制氮技術主要有深冷空分制氮、分子篩變壓吸附空分制氮、膜空分制氮等三大技術，其中深冷空分制氮設備復雜、占地面積大，基建費用較高，設備一次性投資較多，運行成本較高，宜于大規模工業制氮，而中、小規模制氮就顯得很不經濟，而分子篩變壓吸附空分制氮及膜空分制氮有著較為廣闊的市場，尤其是分子篩變壓吸附空分制氮技術使用更為廣泛。

但是，分子篩變壓吸附空分制氮及膜空分制氮技術都有一個共同的特點，就是初生氮氣的純度不高，其含氧量一般在500ppm～10000ppm，較高的氮氣純度就要消耗較多的壓縮動氣，能源消耗也會較大。若需要更高純度的氮氣還需要進一步的化學除氧。

目前普遍使用的化學除氧主要有加氫除氧方式及碳脫氧方式。

加氫除氧方式所使用的氫氣主要來源于外購氫氣鋼瓶、氨分解氫氣及醇分解氫氣，無論那種方式都是使用的易燃易爆有毒的危險品，運輸、貯存、使用中都有不安全因素，給工廠的安全生產管理帶來了不便。

碳脫氧方式則需要定期的更換其被氧氣逐漸消耗掉碳載體催化劑中的碳，其操作成本較高，也存在操作不便。

我國目前對生產安全、節能、環保等各個環節都提出了較高的要求，并出臺了諸多相應的法律法規及管理辦法嚴格控制；而大多數工廠都在使用天然氣作為能源，對天然氣具有完善的管理機制，不存在額外的危險品的運輸、貯存、管理等問題，且天然氣易于連續穩定的控制；針對上述相關技術領域發展現狀及現有國策，本發明提出了一種使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的裝置和其使用方法。

發明內容

本發明用于分子篩變壓吸附空氣制氮裝置及膜空分制氮裝置的初生氮氣的除氧，特別是使用天然氣或其它公共能源燃氣(如煤氣、液化氣、石油氣等)工廠的制氮裝置；初生氮氣含氧濃度最高10000ppm，純化后精氮含氧＜5ppm。本發明所述的使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統，該系統包括節能換熱器、加熱器、催化床、冷卻器和氮氣干燥器；其中，所述的節能換熱器的上游設置有初生氮氣輸入管路；其下游通過管路依次與加熱器、催化床、節能換熱器自身、冷卻器和氮氣干燥器相連，并于氮氣干燥器的輸出口輸出高純氮氣；

所述加熱器與催化床的之間的管路上還設置有天然氣輸入通道；用以輸入與初生氮氣中的含氧當量相同當量比例的公共能源燃氣。本發明實施例中具體選用的公共能源燃氣為天然氣。

優選的情況下，對于上文所述的使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統，所述的分別設置于節能換熱器上游和下游的管路，還通過控溫旁路管路連通。

優選的情況下，對于上文所述的使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統，所述控溫旁路管路上還設置有氣體流量控制器。

優選的情況下，對于上文所述的使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統，所述節能換熱器和冷卻器之間的管路上，還設置有流經氮氣干燥器的再生旁路通道回路。

優選的情況下，對于上文所述的使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統，所述的再生旁路通道回路包括：由節能換熱器輸出的熱源氣體的通道；以及流經氮氣干燥器后降低溫度的氣體回收通道。